提高电站锅炉效率的措施

提高电站锅炉效率的措施

(华北电力大学动力系,河北保定071003)崔晓钢,吉云,陈鸿伟

摘要:分析了影响锅炉效率的因素,并在此基础上对提高电站锅炉效率的优化调节提出了几点建议。

关键词:锅炉;效率;优化

中图分类号:TM62 文献标识码:B 文章编号:1004-7948(2003)06-0025-03

1引言

在当前发电厂竞价上网的形势下,提高机组的效率、降低发电成本成为电厂得以生存的根本。为了进一步降低锅炉的煤耗,有必要对影响锅炉效率的因素进行分析,找出有效的运行方式,以提高锅炉效率,达到节能增效的目的。

2影响锅炉效率的因素

根据锅炉热平衡理论,锅炉效率 gl为:

gl=100-(q2+q3+q4+q5+q6)

分析上式可知,影响锅炉效率的因素有:排烟热损失q2,化学未完全燃烧热损失q3,机械未完全燃烧热损失q4,散热损失q5以及其他损失q6。

其中,散热损失q5主要与锅炉散热表面积的大小、水冷壁的敷设程度、管道的保温以及周围环境的情况有关;其他损失q6主要指灰渣带走的物理热损失和冷却热损失,决定于燃料的灰分、燃料的发热量和排渣方式等。这两项损失在锅炉机组的实际运行中不能加以控制调整。因此有效地减少排烟热损失q2和未完全燃烧热损失q3、q4是提高锅炉效率的关键,下面分别加以分析。

2.1影响排烟热损失的主要因素

排烟热损失是锅炉机组热损失中最大的一项,一般为5%~12%。影响排烟热损失的因素有:锅炉设计时的技术经济比较、燃料的性质(水分和含硫量较高的煤,为避免或减轻低温受热面的腐蚀应采用较高的排烟温度)、炉膛出口过量空气系数、系统漏风、受热面积灰结渣。锅炉的型式结构、燃料的品种不能由运行人员改变,因此过量空气系数、系统漏风和受热面积灰结渣,是我们应着重考虑的问题。

2.1.1过量空气系数

过量空气系数指实际供给的空气量与理论空气量的比值。过量空气系数过大,排烟量增大,q2上升;同时气体燃料和颗粒煤燃烧较完全,q3、q4下降。反之,q2下降,q3、q4上升。因此最合理的过量空气系数应使(q2+q3+q4)之和最小。如图1所示,一般可通过燃烧调整试验来确定。

图1 最佳过量空气系数

l

曲线

过量空气系数直接影响炉内燃烧的好坏和排烟损失的大小,运行中准确、迅速地测定它,是监督锅炉经济运行的主要手段。根据锅炉热平衡理论,过量空气系数可由下式确定:

21

21-O2

=

21

(1+)RO2

式中 为燃料特性系数,是无因次比例数。

2.1.2系统漏风

系统漏风主要是指炉膛漏风、制粉系统漏风和烟道漏风。系统漏风对锅炉运行的经济性影响很大。

(1)炉膛漏风

炉膛漏风尤以炉底漏风量最大,当炉底水封失去或炉膛掉落大焦砸破炉底时,将使大量冷风从炉底漏入,严重影响锅炉的经济性和安全运行。炉膛漏风的另一个常见地方是看火孔和人孔门,如果看火孔没有关严,在吹灰的时候容易被吹开,导致冷风漏入。炉膛漏风使炉膛温度降低,锅炉为保持一定

的出力必然要增加燃料量,从而使排烟容积增大,排烟温度升高。实践证明,炉膛漏风系数每增加0 1,排烟温度随之增加3~8∀,排烟热损失增加0 2% ~0 4%。

(2)制粉系统漏风

在运行中,通常有1~2台制粉系统处于备用状态,在其停运后,即使冷风门全部关闭,入口风量显示为零,但实际上仍有冷风漏入;并且对于运行中的制粉系统,漏风部位多出现在磨煤机入口冷风门、出口防爆门、锁气器、旋风分离器上的防爆门破损处。制粉系统的漏风,导致系统出力降低,为保持系统的出力增加通风量,因而使进入炉膛的一次风量增大,排烟容积增大,排烟温度升高,排烟损失增大。

(3)烟道漏风

在氧量不变的情况下,烟道漏风排挤一、二次风量,使排烟温度升高;烟道漏风的另一危害在于漏入的冷风没参与燃烧,而氧量计安装在空预器烟气入口处,后烟道漏风使氧量显示值比实际值大,导致运行人员减少一次风量,有可能使实际运行中的燃烧风量不足,造成炉膛缺氧燃烧。

2.1.3受热面积灰、结渣

受热面积灰结渣主要指低温空预器和炉膛、烟道的积灰结渣。低温空预器由于处于烟温最低的地方,烟气温度有可能达到酸露点和水露点,使烟气中的水蒸气和硫酸蒸汽凝结,吸附烟气中的灰分,造成积灰。积灰使传热系数下降、热阻增大,空气从烟气中吸热减少,导致排烟温度升高,排烟热损失增大。炉膛、烟道积灰结渣使水冷壁以及过热器再热器中的蒸汽从高温烟气中吸热减少,为了保持锅炉的出力只得送进更多的燃料和空气,同样使排烟热损失增大。

另外,环境温度(即空预器入口温度)也对排烟温度有影响。假设锅炉的设计环境温度为25∀,环境温度随季节在10~35∀之间变化,同一负荷下,冬季和夏季的排烟温度相差可达20∀。

2.2影响未完全燃烧热损失的主要因素

未完全燃烧热损失包括机械未完全燃烧热损失和化学未完全燃烧热损失。其中化学未完全燃烧热损失主要与燃料的性质、炉膛过量空气系数、炉膛结构以及运行工况有关;而机械未完全燃烧热损失是燃煤锅炉仅次于排烟热损失的主要损失之一,绝大部分是由飞灰中可燃物造成的,其影响因素有以下几种。2.2.1煤粉细度

根据燃烧反应理论可知,氧向燃料粒子表面的扩散速度与粒子直径成反比。因此,煤粉愈细,同样的反应时间,在锅炉中燃烧得愈完全,机械未完全燃烧热损失越小,但对制粉系统而言,磨煤电耗和金属磨损却越大;反之,煤粉细度越大,则燃尽越困难,而且造成火焰中心上移,过热器结渣。因此,应该选用使机械未完全燃烧热损失和制粉能耗之和最小的最佳煤粉细度。在目前实际运行中,煤粉细度的测量取样不等速,取出的煤粉细度偏低,因此,如何获得确切的煤粉细度是现在亟需解决的问题。理论上可用下式确定:

R90zj=4+0.8nV r

式中 n表示煤粉颗粒分布均匀性系数。

2.2.2风粉分配

风粉分配不均导致煤粉推迟着火及燃烧不均匀,飞灰含碳量增高,机械未完全燃烧热损失增大。目前,国内火电厂燃煤机组的锅炉燃烧调整主要靠运行人员根据风机电流和调节挡板开度、给粉机转速及一次风静压等参数来组织的,仅依靠监视转速,运行人员无法及时、准确地发现各一次风管中煤粉浓度的差值。可见,煤粉浓度直观量化的有效监测,对锅炉燃烧的稳定性、经济性和安全性有着重要的意义。

2.2.3风温及配风

提高一次风温,可以减少把煤粉加热到着火温度所需的着火热,加快着火速度,延长煤粉在炉膛中的停留时间,使炭粒尽可能燃尽,减少机械未完全燃烧热损失。一、二次风的混合特性也是影响着火和燃烧的重要因素。二次风过早的送入,可能降低燃烧器区域温度水平,使着火推迟,火焰中心上移,飞灰含碳量增高;二次风送入过迟,又使着火过程缺氧,燃烧不完全。

3优化调节

3.1降低排烟热损失

3.1.1过量空气系数的调整

过量空气系数的调节是通过锅炉一、二次风量的配比,以及送风量和引风量的协调来具体实现的。一次风和二次风开度的调整,主要依据大小修后热力试验的结果来定,以满足锅炉设计时空气动力场的需要。目的是保持火焰中心的适当位置,避免火焰偏斜造成的大量结焦。送风量和引风量的调整,主要是根据负荷的需要,适时跟踪锅炉燃料量的增